無線網絡的演進：4G無線 vs 5G無線

利用更多的頻譜和先進的天線，廠商和運營商們計劃增加4G移動網絡的速度。但是提高速度的關鍵是什麼呢?正如研究者們在研發所謂5G移動網絡時所發現的，關鍵在於縮短用戶和基站之間的距離，並且允許他們自動進行重新配置。

愛立信的架構與產品組合副總裁Hkan Djuphamma說，從歷史發展的觀點看，新一代的移動網絡應包含兩個基本組件，即移動標准和頻譜的分配。

由於LTE存在物理上的限制，看來要以它為基礎再開發下一代的移動標准是不太可能了，Djuphamma說。而且，頻譜的分配也越來越碎片化，因為無線波段目前已經十分擁擠了。

按照Djuphamma的說法，移動網絡仍將會繼續向前演進，但是就目前來看，移動行業並沒有朝著5G的方向走。

目前的Hetnet網絡，也就是混合型網絡的演進趨勢將成為移動網絡未來發展的關鍵。所謂Hetnet就是傳統大基站與小蜂窩的混合，基站一般放在用戶較多的區域。

其基本概念和現在的femtocell(毫微微蜂窩)相同，基站最常見的是放在家庭住宅裡，分流網絡流量，既能改善網絡覆蓋，又可提供更高的容量。但是在Hetnet中，更小的基站和網絡的其他部分的集成是更加緊密的。

在構建網絡架構時，需要能夠兼容2G、3G、4G的設備，而且在大多數情形下還要兼容Wi-Fi，需要依據網絡各部分的負載和正在使用的應用等情況在不同的接入方式間切換，並能夠動態地智能地管理設備的接入。Djuphamma認為，要做到這一切是一個非常有挑戰性的任務。

各種不同的移動標准將會使用相同的頻段。而根據接入一個基站的設備類型，將可以實時地改變頻率，以使性能最大化。

“我們今天是靜態分配頻率的，但是未來這一分配過程將會是完全動態的。舉例來說，如果一個蜂窩內沒有GSM手機在通信，那麼所有頻率都可用於4G手機。但是如果有一部GSM手機進入了該蜂窩，那麼基站就會再次重新分配頻率，”Djuphamma說。

在瑞典皇家理工學院，研究者們已開始考察2020年的網絡會是什麼樣子的，在他們看來，如果通信行業每10年發布新一代移動網絡的話，那麼到那時，5G網絡應該已經出現。

瑞典皇家理工學院的無線電通信教授Jens Zander認為，5G網絡的目標是將網絡容量提高千倍。他目前是該學院無線系統mailto:Wireless@KTH中心的負責人，他支持密度更大的移動網絡，也就是說基站間的距離會更短。

Zander稱，“除了LTE之外，我認為未來網絡最重要的事情就是要發現在更短距離上的更好的、更廉價的解決方案，基站的安裝應該和Wi-Fi一樣容易，但是容量更高，與網絡其余部分的協同性更好。”

在簡化安裝過程時，一個很重要的部分就是自組織網絡的概念，這種網絡允許運營商或終端用戶把一個基站連入網絡，而且可以自動化安裝。

“目前的移動網絡構建成本中很大的一塊就是必須仔細地規劃網絡架構，”Zander說。

短期的進展將包括使用更多的頻率和多根天線。連續的頻段是一種稀缺資源，所以廠商會與運營商合作。這項技術允許運營商把不同頻段的頻譜捆綁在一起，將其當成一個數據鏈路來使用。

增加容量的另一種方法今天也已經在使用，那就是MIMO天線技術。該技術在基站和設備中使用多根天線來提高速度。

MIMO所遇到的較大挑戰是，用戶設備如何才能容納各種不同的天線。天線越多意味著容量越高。

在一部手機中要容納進兩根天線已經是非常困難的了，Zander稱。而要想讓MIMO正常工作，每根天線必須能發現多少有些差別的無線信號。兩根天線之間的距離可以讓信號有所不同。

兩根天線間的距離到底應有多遠，取決於傳輸數據所使用的頻率。

由於不少的智能手機的屏幕越來越大，其外形尺寸也在增加，這對MIMO來說是件好事。正是因為尺寸較大，所以平板電腦和筆記本更容易容納下多根天線。

今天，MIMO只用於提高下載速度，但是將來很可能還會提高上傳速度。

移動網絡的未來發展將會呈現越來越具有革命性的演進。“在移動行業看來，或許有一天就會出現一個巨大的飛躍，或者說4G就會變身為5G，”Djuphamma說。